JPH01284405A - 複合熱延帯の製造方法及びその製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複合熱延帯の製造方法に係り、特に基材として
の鋼片が耐腐食層材で複合され、複合体が熱間圧延され
るものに関する。

〔従来の技術〕

前述のような方法は例えばドイツ特許１７５２４９６に
より知られている。該特許は基材と層材が結合され、成
る製造工程、即ち圧延作業で熱延帯が製造されるもので
ある。圧延作業はプラネタリ−・ミルで行われるが、こ
−で、基材と層材で複合された複合板の厚さは最終帯の
厚さまで１パス当り８０％以上の圧下率で均熱的に圧減
される。

複合板は２枚の外側板を複合してなる。該外側板は例え
ば、非合金鋼板又は軟質鋼板であり、基材を形成してい
る。これらの板の間に２枚の比較的に薄い板、例えば、
層材料としてクロム含有鋼よりなる板が配置される。こ
れらの板は分離剤の薄い均一層によって相互に分離され
ている。このように形成された複合板はスラブ加熱炉の
非酸化性雰囲気で、熱間圧延温度、例えば、９５０〜１
０５０℃に加熱され、次いで搬送ローラーによってプラ
ネタリ−ミルへ供給される。複合板の作業を容易にし、
板が分離状態になることを防ぐために、外側板はその側
縁に沿って溶接され得る。プラネタリ−・ミルから排出
された綱帯は側縁を切断することによって２枚の別々の
複合鋼帯に分離されるが、該調帯の夫々は基材とステン
レス鋼の層材とで構成されている。

複合鋼帯の基材の外層は被覆金属、例えば錫、亜鉛、カ
ドミウム、アルミニウム、又は他の合金などで被覆され
てもよい、更に、複合調帯は他の方法により冷間圧延処
理へ供給される。

複合熱延帯の製造に係わる前述の先行技術の方法は次の
よう不都合点を有している。

−特殊な圧延機、特に複合圧延に適合させる圧延機が必
要である。

一二重の堆積板の圧延ができないことが推察され、分離
層により、圧減の全厚について制限がある。

一プラネタリー・ミルの比較的低い圧延速度（最高２．
４ｍ／ｓ）の結果として、鋼帯温度が調帯の長さに亘っ
て減少する。

一鋼帯材料の外形の特性が分離熱処理方法に適合されね
ばならない。

一機械的及び化学的腐食特性に適合する熱処理方法によ
り、浸炭反応が基材と層材との間の連結部分に生ずる。

複合板の製造において、細粒の組織の鋼の基材と対腐食
性材料の層材とを爆着の方法によって相互に結合するこ
とは知られている。

その結果、複合体は板圧延機で圧延ができないのである
。（ドイツジャーナル′″Ｂａｎｄｅｒ、　Ｂｌｅｃｈ
ｅ。

Ｒｏｈｒｅ”１１．１９８２．３２４〜３２Ｂ頁、”５
ｔａｈｌ　ａｎｄ　Ｂ１５ｅｎ”。

１０２、１９８２．　Ｎｏ、　１２．６１９〜６２４頁
、ドイツ刊行誌１２３７７８７　、日本刊行物“Ｎ１ｐ
ｐｏｎ　Ｋｏｋａｎ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ
　０ｖｅｒｓｅａｓ”　Ｎｏ、４９．１９８７．Ｐ、１
０〜１８）。

しかしながら、複合板の製造において、熱間圧延処理は
基材の機械的特性を調整し、層材の耐腐食性を改善する
ために複合板の熱処理によって続けられなければならな
い、この熱処理の間炭素は基材から層材へ拡散する０層
材の浸炭ゾーンにおいて、いかなる炭化物の形成でも層
材の耐腐食性に不利な効果をもたらす。

しかしながら、銅帯の形状の複合製品はますます必要と
される０例えば、複合管の製品、特にサワーガス管、又
は冷間圧延帯製品に係る半製品などである。

これらの用途のために、厚い複合板の使用は不利であり
、個々の板は連続圧延機による管の製造に利用できない
０例えば、高周波誘導設備を備えた管溶接装置又はスパ
イラル管溶接装置に対し、利用できない。更に、単一板
は冷間圧延帯製品に係る半製品に不適当である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明の目的は複合熱延帯が圧延条件において
強度と靭性の優れた特性を有するような方法を提供する
ものであり、又、複合材の耐腐食性を改良するために、
熱延帯のいかなる後続する熱処理も必要としない方法を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

前述の問題は本発明によって次のような手段により解決
される。即ち、基材と層材は相互に爆着によって接合さ
れ、そして該複合体は圧延温度迄加熱され、次いで熱間
圧延機によるｌパス当り高圧下量で熱間圧延帯の最終仕
上厚まで熱間圧延され、該熱間圧延帯は最終圧延温度か
ら巻取温度まで急速に冷却され、次いで巻取られる。

使用される鋼片は、好ましくは炭素量０．２５重量％以
下を含有する低合金鋼（基材）であり、使用される層材
はステンレス、特にオーステナイト系ステンレス鋼又は
ニッケルを主成分にした錬鉄（Ｗｒｏｕｇｈｔ　ａｌｌ
ｏｙ）である。

圧延温度迄加熱された複合体は０．１０以上のパス毎圧
下量φ（Ｐｈｉ）で最初の厚みの１／４迄有利に圧延さ
れる。従って最終圧延は熱延帯の最終厚さ迄逐行され、
そして複合熱延帯は中心部において８℃／Ｓ以上の冷速
で６５０℃未満の冷却温度まで冷却される。

パス毎圧下量φは次のように定義される。

こ−でｈｎ　　−ｎ回パス後の圧延材の厚さ、ｈ、、　
−（ｎ−１）回パス後の圧延材の厚さである。

複合熱延帯の製品に間し先行技術の方法と比較して、本
発明の基本的な特徴は以下の通りである。

即ち、基材と層材が爆着によって相互に接合され、そし
て得られた複合体がプラネタリ−・ミルでなく、パス毎
高圧下量、好ましくは０．１０以上のφで熱間圧延する
圧延機によって当初、最初の厚さの１／４迄熱間圧延さ
れ、その後、最終圧延が調帯の寸法迄逐行されることで
ある。

本発明の他の基本的特徴は、その後直ちに、−これは−
工程を意味する一製造された熱延帯が好ましくは、その
中心部において最低８℃／Ｓの冷却速度を存する急速冷
却に供せられる。前記急速冷却が６５０℃未満迄行われ
た後、複合熱延帯は巻取られそして室温迄空気冷却され
る。

複合熱延帯は種々の用途、特に管製品及び半製品のよう
な冷間圧延帯製品に対し、他の製造工程を必要とせずに
用いられる。

圧延と冷却の条件は特に重要である。例えば、φが０．
１０以上のパス毎高圧下量で最初の厚さの１／４迄複合
体を圧延する当初圧延は最初のパスの間に層材の早い完
全な再結晶の生成に寄与するのである。最初の圧延の間
に生成する再結晶は層側に均一な、微細な結晶粒組織を
形成する。このことは最終圧延機での破砕の恐れを除去
する。該圧延機での再結晶工程はより低い温度によって
、や−困難の状態で複合材内に生ずる。

複合熱延帯をその中心部において８℃／Ｓ以上の冷却速
度で冷却する本発明の工程は基材の強度特性に対し有利
な影響を与え、そして圧延鋼帯を冷却する間層材に析出
が形成されるのを防止する。

この析出は耐腐食性を低減する原因になる。更に基材か
ら層材への炭素成分の拡散は、これは不利益な炭化物形
成の原因となるが、十分に回避することができる。

熱間圧延機で熱間圧延する前に、複合体はなるべ＜　１
２００〜１２８０℃の範囲の温度迄加熱される。最終仕
上圧延温度の好ましい範囲は９００℃超、特に９５０〜
１１００°Ｃである。その結果、圧延操業の当初におい
て複合材はその接合側に析出が生じない。

これらの２つの工程は又、層材の表面の縁部を破砕より
防ぐので形成作業に好ましい効果を有する。

高い最終圧延温度は又複合鋼帯の耐腐食性に悪い結果を
与える析出の形成を防止する。

本発明の他の特徴に従い、熱間圧延機の最終工程を通過
した後複合熱延帯は液状及び／又はガス状の冷媒で冷却
される。このような冷媒は中心部で１０〜５５°Ｃ／Ｓ
の冷速をもつ水又は水と空気の混合物である。この結果
、複合鋼帯における不利益な析出の形成が熱延鋼帯の冷
却層の間で防止され、そして有利な製造性と実用特性を
有する微細結晶粒組織が基材内に得られる。

複合熱延帯が最初冷却されるときの温度は好ましくは６
５０未満５００°Ｃ迄の範囲にあるべきである。

この工程は複合熱延帯を巻取り後使用されうる方向に、
そして後続する溶体化焼なましを行うことな（室温迄冷
却する方向に導びく。

往復式粗スタンドをもつ熱間圧延機が用いられるとき、
圧延は圧延の開襟合体の冷却を出来るだけ低く保ち、前
述したように、層村内に速くかつ完全に再結晶を促進す
るために往復工程の間の保持時間を実質的になくして遂
行することができる。

基材に関し次の成分（重■％）を有する鋼が用いられる
。

０．０２〜０．２５％炭素 ２．５％以下　マンガン ０．０６％以下　アルミニウム ０．８％以下　シリコン 残部鉄及び不可避的不純物 高い最終圧延温度にもか＼わらず、上記鋼は良好な特性
をもつ複合熱間圧延帯の製品に適しているということが
判明した。更に、この鋼は熱的に切断され、問題なく既
存の技術で溶接されることができる。

基材として用いられる鋼は、又、次の元素の少くとも１
つ含む（重量％）ことができる。

０．１％以下　ニオブ（コロンビウム）０．２５％以下
　チタン ０．７％以下　モリブデン １．０％以下　クロム １．０％以下　ニッケル ０．５％以下　銅 ０．１５％以下　バナジウム これらの添加は更に製造性と実用特性を改善する。

層材は以下の成分（重量％）を含むオーステナイト系ス
テンレス鋼を用いることができる。

最大０．１％　炭　素 〃　　４％　マンガン 〃　　４％　シリコン 〃３５％　ニッケル １０〜３０％　クロム 最大　７％　モリブデン 残部鉄及び不可避的不純物。

炭素含有量の限界は析出形成の傾向を減少する。

又、層材として用いられるオーストナイト系ステンレス
鋼が以下の元素（重量％）の少（とも１種を添加成分と
して含有するとき有益となることが判明した。

最大１．５％　チタン 〃１．５％　ニオブ（コロンビウム） ＃　　５％　銅 ４０．５％　アルミニウム 〃０．５％窒素 しかしながら、層材は又ニッケルを主成分にして以下を
含む（重量％）錬鉄であると有益となる。

最大０．１％　炭　素 〃　　４％　マンガン 〃　　４％　シリコン 〃４５％鉄 １０〜３０％　クロム 最大　１０％　モリブデン 残部ニッケル及び不可避的不純物。

この種類の錬鉄は室温及び室温以上の温度の両方での腐
食に対する非常に良好な抵抗を必要とする用途に対して
有益である。

この錬鉄は以下の元素（重量％）の少くとも１種を更に
含むことができる。

最大１．５％　チタン 〃１．５％　ニウプ（コロンビウム） 〃　　５％　銅 ４０．５％　アルミニウム 〃０．５％窒素 プラネタリ−ミルによる圧延を行わない本発明による方
法の効果は次の通りである。

−既存の一般の熱間圧延機が使用できる；−爆着半製品
の熱間圧延は二重複合材に関し上述した全圧下量の限界
を排除し、その結果、複合材料に関しては幅、鋼帯の厚
さ及び調帯の重量等の複合鋼帯の製造計画に関し、生産
の可能性がある； 一鋼帯の温度は調帯の長手方向に亘って制御可能な高圧
延速度によって、熱間圧延機内で均一に保つことができ
る； 一鋼帯材料の外形の特性は加熱温度、製造条件及び材料
が最終圧延スタンドを離れた直後の冷却の特別な組合せ
によって調整され、その結果、他の熱処理を必要としな
い。

複合板の製品を用いない本発明による方法の効果は次の
通りであるニ ー複合熱延帯は連続製造ライン上の他の工程、例えば管
の製造において、或いは冷間圧延に対し好都合である； 一熱延帯は誤差の少い大型の薄い複合材の大量生産を可
能にし、また他の工程に対し経済的な効果を与える結果
となる； 一複合材の浸炭反応は従来の圧延と熱処理による複合材
に比較して無視できるまでに制限される。

（実施例〕 本発明は以下の実施例により更に明確に説明される。

宜１」［Ｌ二 複合熱延帯を製造するのに用いられた基材は低谷金の微
細結晶粒組織の鋼の１２０■厚さのスラブであつた０層
材はステンレスオーステナイト系合金（Ｘ　Ｉ　ＮｉＣ
ｒＭｏＣｕ３１２７　、材料番号１　、４５６３）の４
０ａｓ厚さの半製品が用いられた。上記２種類の綱の化
学成分は表１に記載されている。複合体は基材と層材が
爆着によって形成されたものである。

該複合体は押出型加熱炉内で１２５０℃迄加熱され、次
いで熱間圧延機で全厚８ｍｍ（基材６閣、層材２■）の
複合熱延帯に次の工程に従って往復２０回の圧減で圧延
されたニ ー複合体は最初のスキンパス圧延後に熱間圧延機のスタ
ンドの最初のグループによりφが０．１０以上のパス毎
高圧下量で、且つ早い連続パスで、温度が約１０９０°
Ｃ以上において、最初の厚み１６０ｍから３５ｍ迄熱間
圧延された。

−複合体は次いで通常の圧延特性を有する熱間圧延機の
最終スタンドで熱延帯に圧延された。

最終圧延温度は約９８０°Ｃであった。

−熱間圧延機の最終スタンドを通過した後複合熱延帯は
熱延帯冷却システムで５５０℃迄冷却された。冷却速度
はその中心部で約２０℃／Ｓであった。

一複合熱延帯は次いで約５５０℃で巻取られ、そして調
帯は室温迄最終的に空冷された。

複合熱延帯の次の特性の研究： １、複合粘着力と硬さ； ２、機械的特性（降伏強度、引張強度、伸び、断面減少
率、切欠靭性）； ３、　内部結晶に関したピット腐食テスト及び通常の腐
食。

１、　　　八　　　　と 複合粘着力はせん断及び曲げ試験で行われ、又硬さ試験
はビッカース（ＨＶ）によって行われた。

表２にせん断強さと硬さの試験結果が記載されている。

圧延ま＼の状態でせん断値は４０ＯＮ／ｌ１１ｍ”以上
であり、これにより爆着の粘着力が示されている。

曲げ試験では（基材及び層材の引張ゾーン）マンドレル
の直径がＤ＝２ａ　（ａ−調帯の厚さ）迄に接着断面に
おける剥離又は割れは全く示さなかった。

実施例１と２の硬さ試験の結果は調帯の外側と内側につ
いて硬さＨＶＩＯの値を示し、基材と層材の調査では殆
んど同じ値を示したが、これは複合鋼帯の全長に亘って
殆んど同一の硬さと強さを意味する。

又−Ｊｕｌ碩良注 機械的特性は表３に掲示されている。圧延ま−の状態で
複合熱延帯はＡＰ１５ＬＸ６５　（米国石油協会、５Ｌ
−管鋼材、×６５−最底降伏強さ４４８　Ｎ　／　ａｍ
　”に対応する６５にｐｓｉ）に従って必要とされる強
さの要求に合致し又非常に満足すべき靭性も有する。

基材の６■厚試料で切欠靭性７０Ｊ／−４０℃以上の値
に達している。

１−廠皇拭脹 これらの試験は圧延された表面を研磨すると同様に酸洗
によって行われた。腐食試験は５ｔａｈｌｅｉｓｅｎＴ
ｅｓｔ　５ｈｅｅｔ　１８７７に対する５ｔｒｅｉｅｈ
ｅｒ試験と５ｔａｈｌｅｉｓｏｎ　Ｔｅ５ｔ　５ｈｅｅ
ｔ　１８７０に対するＨｕｅｙ試験を用いて行われた。

ビットａ食試験の結果を第１図に示す、調帯の円巻き部
と外巻き部の試料で層材は酸液と地金の両方における固
体状物の比較によるピットポテンシャルを示した。同じ
明確な結果が５ｔｒｅｉｃｈｅｒとＨｕｅｙの両試験で
達せられた。

実施例２： 複合熱延帯を製造するために用いられる基材は実施例１
と同じ鋼品質と大きさのスラブであった。

用いられた層材はオーステナイト鋼合金（×２ＣｒＮｉ
Ｍｏ１７１３２　、材料番号１　、４４０４）の４０ｍ
ｎ＋厚さの板であり、その化学成分は表１に記載されて
いる。複合材の爆着、加熱、圧延、冷却そして圧延ま〜
の状態の特性の試験は実施例１の如く行われた。

せん断強さと硬さ試験の結果は表２で示され、機械的特
性のそれらは表３に示されている。特に、ＡＰＩ５ＬＸ
６５に従う強度のくり返えし特性は同じ製造状況下で達
せられた。

ピット試験の結果は第１図に示される。固体状物との比
較での表面上の量の損失割合は５ｔｒｅｔｃｈｅｒ試験
及びＨｕｅｙ試験の夫々で測定された。

実施例３： 複合熱延帯を製造するために用いられた基材は微細結晶
粒組織の鋼の１４５ｍｍ厚のスラブであり、層材はニッ
ケル主成分合金（ＮｉＣｒ２１Ｍｏ、　ＤＩＮ材料番号
２．４８５８）から圧延された３６ｍ厚の板であった。

両合金の化学成分は表１に示されている。

熱延帯は最終全厚１０ａｍ（基材８ｍｓ＋、Ｊｉｇ材２
ｍ＋ａ）で製造された。爆着、加熱、熱間圧延、冷却及
び圧延ま−の状態での特性の試験は実施例１の如く行わ
れた。

機械的特性は表２及び表３に列記されている。

強度及び靭性特性はラインパイプ品質ＡＰＩ５ＬＸ７０
に一致する品質に達した。腐食試験の結果（第１図）は
層材のそれと一致する特性を示している。

〔発明の効果〕

以上の結果より、本発明の方法に従って製造された複合
熱延帯は管の製造や複合鋼帯が薄い寸法の範囲で製造さ
れる他の目的に対し、適応され得ることを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図はピット試験の結果を表示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼片（基材）は層材としての耐腐食性材料で結合さ
   れ、そして得られた複合体は次いで圧延され、こゝで前
   記基材と層材とが相互に爆着によって結合されそして得
   られた複合体は圧延温度迄加熱され、次いで熱間圧延機
   により一工程で１パス当り高圧下量でもって熱延帯の最
   終厚さ迄熱延され、前記熱延帯は仕上圧延温度から巻取
   り温度迄急冷され次いで巻取られることを特徴とする複
   合熱延帯の製造方法。 ２、熱間圧延される前に複合体は１２００〜１２８０℃
   の範囲の温度に加熱される請求項１記載の方法。 ３、圧延温度迄加熱された後で前記複合体が０．１０以
   上のφ（Ｐｈｉ）のパス毎圧下量で最初の厚みの１／４
   迄熱間圧延され、次いで熱延帯の仕上厚さ迄更に熱間圧
   延される請求項１記載の方法。 ４、熱間圧延の最終仕上温度が９００℃超の範囲である
   請求項１記載の方法。 ５、熱間圧延の最終仕上温度が９５０〜１１００℃の範
   囲である請求項４記載の方法。 ６、熱間圧延の最終仕上温度からの熱延帯の冷却が中心
   部で８℃／Ｓ以上の冷却速度で行われる請求項１記載の
   方法。 ７、熱間圧延機の最終スタンドを通過した後で熱延帯は
   水又は水と空気の混合物の如き液体及び／又はガス状冷
   媒により、中心部において１０〜５５℃／Ｓの冷却速度
   によって冷却される請求項６記載の方法。 ８、熱延帯が６５０℃未満の温度迄冷却される請求項６
   記載の方法。 ９、熱延帯が６５０未満５００℃迄の範囲の温度に冷却
   される請求項８記載の方法。 １０、巻取られた熱延帯が室温迄冷却される請求項１記
   載の方法。 １１、複合体が熱間圧延機の往復粗圧延スタンドで往復
   工程の間の保持時間を実質的に無くして最初の厚さの１
   ／４迄熱間圧延され、そして更に最終仕上厚さ迄連続的
   に熱間圧延される請求項３記載の方法。 １２、鋼片（基材）が０．２５重量％以下の炭素を含有
   し、層材がステンレス、特にオーステナイト系ステンレ
   ス鋼又はニッケルを主成分とした錬鉄であることを特徴
   とする前記いずれかの請求項の方法によって製造された
   製品。 １３、基材が以下を含有する鋼（重量％）である請求項
   １２記載の製品： ０．０２〜０．２５％炭素 ２．５％以下マンガン ０．０６％以下アルミニウム ０．８％以下シリコン 残部鉄及び不可避的不純物。 １４、基材が以下の元素（重量％）の少くとも１種を付
   加的に含有する請求項１３記載の製品；０．１％以下ニ
   オブ（コロンビウム） ０．２５％以下チタン ０．７％以下モリブデン １．０％以下ニッケル ０．５％以下銅 ０．１５％以下バナジウム。 １５、層材が以下を含有するオーステナイト系ステンレ
   ス鋼（重量％）である請求項１２記載の製品； 最大０．１％炭素 最大４％マンガン 最大４％シリコン 最大３５％ニッケル １０〜３０％クロム 最大７％モリブデン 残部鉄及び不可避的不純物。 １６、層材のオーステナイト系ステンレス鋼が以下の元
   素の少くとも１種を付加的に含有する請求項１５記載の
   製品； 最大１．５％チタン 最大１．５％ニオブ（コロンビウム） 最大５％銅 最大０．５％アルミニウム 最大０．５％窒素。 １７、層材が以下を含む錬鉄である請求項１２の製品； 最大０．１％炭素 最大４％マンガン 最大４％シリコン 最大４５％鉄 １０〜３０％クロム 最大１０％モリブデン 残部ニッケル及び不可避的不純物。 １８、錬鉄が以下の元素を少くとも１種付加的に含む（
   重量％）請求項１７記載の製品； 最大１．５％チタン 最大１．５％ニオブ（コロンビウム） 最大５％銅 最大０．５％アルミニウム 最大０．５％窒素。